黔南坳陷九门冲组富有机质页岩无机孔隙定量评价

泥页岩储层因超低孔、超低渗和富含有机质以及其内页岩气赋存方式特殊等特点,使其储层评价与常规砂岩储层评价存在显著的差别。为了对富有机质页岩中的无机孔隙进行定量评价,选取黔南坳陷下寒武统九门冲组(∈1j)泥页岩为例,借助扫描电镜、成像测井和岩石薄片等技术和方法来分析泥页岩中的无机孔隙。研究表明:黔南坳陷∈1j富有机质页岩主要发育有絮状物粒间孔隙、微通道和微裂缝3类无机孔隙;识别出∈1j泥页岩无机孔隙的孔径小于5μm,主要在0.25~1.0μm之间;确定∈1j泥页岩无机孔隙度范围为1.71%~3.86%,平均值为2.67%。     

巨鹿地区石炭系—二叠系富有机质页岩孔隙结构特征及微观非均质性

为揭示巨鹿地区富有机质页岩孔隙的分形特征及微观非均质性,利用X射线衍射、扫描电子显微镜和低温液氮吸附等实验,对巨鹿地区富有机质页岩的孔隙结构进行定性及定量表征,运用FHH模型计算孔隙分形维数,并探讨微观非均质性的影响因素。研究结果表明:页岩矿物组成以黏土矿物和石英为主,其中,黏土矿物包括伊蒙混层、伊利石和绿泥石;孔隙类型包括有机质孔、粒间孔、矿物粒内孔和微裂隙;不同孔径范围内孔隙微观非均质性存在差异,4.34～100.00 nm范围内孔隙微观非均质性更强,分形维数与黏土矿物、脆性矿物含量分别呈正、负相关关系,构造及成岩作用也会影响孔隙微观非均质性。该研究可为巨鹿地区页岩气勘探提供理论依据。     

下扬子地区二叠系海陆过渡相页岩孔隙体系特征

下扬子地区二叠系发育一套海陆过渡相泥页岩,是目前页岩气勘探的重点层位之一。针对其微观孔隙体系及影响因素研究较少的现状,对皖南地区野外露头和岩心样品开展扫描电镜、氩离子抛光扫描电镜、压汞及氮气吸附实验分析。结果表明：二叠系页岩主要组分为有机质、石英、伊利石、方解石和黄铁矿,其中黄铁矿多呈草莓体形态与有机质共存,有机质则呈填隙状、薄膜状、条带状和壳体状分布在页岩中。二叠系页岩基本孔隙类型为无机矿物孔(晶间孔、粒间边缘孔、粒内孔和黏土矿物层间孔)、有机孔和微裂缝,其中有机孔和微裂缝是优势孔隙类型。不同有机质颗粒中孔隙发育情况差异很大,可能与有机质类型及显微组成有关;在构造应力作用下,有机质与黏土矿物充分混合产生縻棱化而形成与有机质相关的晶间孔和微裂缝。压汞法测试结果显示以微孔和过渡孔为主的页岩具有较高的孔隙度,孔隙连通性好、退汞效率高;而以大孔为主的页岩具有较低的孔隙度,孔隙连通性差、退汞效率低。中大孔的体积百分比随着石英含量的增加而增加;微孔和过渡孔的体积百分比随可溶有机质增加(S₁)呈现降低的趋势;縻棱化有机质是页岩比表面积的主要贡献者;黏土矿物含量的增加可能会抑制页岩微孔隙的发育和比表面积的大小,与黏土矿物主要由伊利石和绿泥石组成有关。     

上扬子区下寒武统富有机质页岩沉积环境及其对有机质含量的影响

选取上扬子区3个下寒武统地层剖面,对岩石样品进行了有机碳含量和主、微量元素测试,结合前人研究成果,分析了早寒武世不同沉积阶段生物初级生产力及氧化还原条件的变化特征,及其对有机质富集的影响。结果表明：第Ⅰ-Ⅱ阶段,浅水陆棚以缺氧铁化海水为主,具有较高的初级生产力;深水陆棚为缺氧硫化环境,生物初级生产力较低;斜坡-盆地区为缺氧铁化环境且上升洋流带来大量营养物质,生物初级生产力最高。第Ⅲ阶段,陆棚区与开阔海沟通良好,为氧化环境,有机质难以有效保存;斜坡-盆地区演化为氧化-贫氧环境,由于初级生产力依然很高,大量有机质在氧化分解之前快速堆积埋藏而形成有效烃源岩。总体而言,陆棚区富有机质页岩主要受海水氧化还原条件控制,有机质在还原环境中更易保存;斜坡-盆地区富有机质页岩中有机质含量主要受生物初级生产力和沉积环境控制,相同沉积条件下,有机质丰度相较于陆棚区更高。下寒武统富有机质页岩是页岩气勘探开发的有利层系,有机质含量可影响页岩中的含气量,因此发育的陆棚及斜坡-盆地相页岩是页岩气勘探开发的层位。     

陆相富有机质泥页岩中夹层特征及其作用 ——以济阳坳陷为例

陆相富有机质泥页岩中普遍发育贫有机质夹层,但夹层在页岩油评价中的作用不清。针对这一问题,以济阳坳陷系统取心井为研究对象,通过大量地层、地球化学等方面的分析测试,开展富有机质泥页岩中贫有机质夹层特征探讨,并明确其在页岩油勘探中的作用。结果表明:富有机质泥页岩中的夹层需有别于常规储层并可通过常规测井方法识别,将其单层厚度界定为0.5~3 m;济阳坳陷存在砂岩、灰岩与白云岩3种夹层类型,各类夹层的储集空间主要由粒间/晶间孔隙、粒间/晶间微缝及粒内/晶内孔隙组成,白云岩夹层微米孔隙最为发育,孔喉结构最好,砂岩夹层次之,灰岩夹层相对较差;夹层物性较好,且普遍含油,是油气的有效储集体;泥页岩基质渗透率随上覆压力升高而迅速降低,而夹层渗透性则对压力敏感性较弱,地层条件下夹层渗透率远高于泥页岩基质,夹层是页岩油产出的有效通道;夹层中脆性矿物富集,利于大型压裂改造;夹层页岩油应是济阳坳陷页岩油勘探突破的首选类型。     

下扬子地台二叠系页岩储集物性特征及控制因素

对选自下扬子芜湖地区昌参1井二叠系的页岩样品进行氮气吸附实验和压汞实验来研究其储集物性特征,并结合地球化学数据分析影响页岩储集物性的因素。研究结果表明页岩比表面积介于4.70~21.86m2/g之间,平均为12.60m2/g,其中81.80%的比表面积是来自微孔的贡献;页岩孔隙度介于1.18%~4.95%之间,多数页岩样品孔隙度低于4%,其中中大孔(或裂隙孔)贡献了66.38%的孔隙度;渗透率介于(0.001~15.56)×10-3μm2之间。通过对页岩储集物性影响因素分析,可以得出:1TOC含量是页岩比表面积主要的控制因素,随着TOC含量的增加,比表面积明显增加;2孔隙度随TOC含量增加有明显降低的趋势,可能与孤立分散的有机质粒内孔与裂缝连通性较差以及有机质充填矿物孔隙有关,这说明了有机质主要是贡献比表面积而非孔隙度;微孔和过渡孔体积与黏土矿物有一定的正相关性,中大孔(或裂隙孔)体积与脆性矿物含量有一定的正相关性,说明脆性矿物和黏土矿物可能共同影响页岩的孔隙度;3渗透率与排驱压力呈极好的指数负相关性,排驱压力越小,渗透率越高,就越有利于页岩气的开采。     

上扬子地区下寒武统高演化页岩微观孔隙特征

为揭示高演化页岩储层微观孔隙特征及储集性能,采用全岩X-射线衍射、有机碳测定、氦气孔隙度测试、低温氮气吸附、高压压汞-吸附联合测定及氩离子抛光-扫描电镜等多种技术方法,开展了上扬子地区下寒武统高演化页岩微观孔隙结构、类型及其特征研究。结果表明：页岩比表面积介于0.46~34.70m²/g之间,平均为12.36 m²/g,总孔容介于（0.43~11.29）×10^-3cm³/g之间,平均为4.65×10^-3cm³/g,孔径以小孔（2～10nm）为主,其次为中孔（10～50nm）,小孔孔容、TOC与比表面积呈正线性关系;页岩发育有机质孔、粒间孔、粒内孔、黏土矿物层间孔、黄铁矿晶间孔、构造微裂缝及成岩微裂缝7种孔隙类型,其中微裂缝全区普遍发育,四川盆地内部以粒间孔、黏土矿物层间孔及有机质孔为主,四川盆地之外仅发育有机质孔,形态以不规则形、狭缝形为主,无机矿物质孔欠发育,认为两者孔隙类型的差异与有机质含量高低密切相关。     

富有机质Woodford页岩孔隙演化的热模拟实验

通过高温热模拟实验加热未成熟的露头样品,获得5个不同成熟阶段的页岩样品,然后用比表面积分析仪测试这5个页岩样品的纳米孔隙,从而研究富有机质页岩的孔隙演化。结果表明,随着成熟度的增加,富有机质页岩发育大量纳米孔隙,孔隙度随着热成熟度增高而增加,完全不同于基质孔隙度的演化规律。随着成熟度增加,有机质不断转化为油气,基于有机质转化为油气过程中的物质平衡理论计算的孔隙度增加量与测试的孔隙度增加量吻合。因此,富有机质页岩孔隙度随着成熟度增高而增加,与有机质转化为油气的热降解过程有关。     

济阳坳陷二叠系储集层特征及其控制因素

通过对济阳坳陷二叠系砂岩储集层岩石的压汞实验分析,结合薄片分析与扫描电镜观察,利用能反映储集层孔隙结构特征及渗流性能的参数,分析该区二叠系储集层岩石的储集特征.结果表明,该区二叠系碎屑岩储集层以成分成熟度和结构成熟度均较高的中粗粒及含砾中粗粒石英砂岩为主,属于典型的低孔低渗-特低孔特低渗型储集层;主要储集空间为次生孔隙和裂缝,具有孔喉半径小、分选性和连通性较差、渗流能力较差的孔喉特征;最大孔喉半径是决定其渗流能力的主要因素,反映了次生孔隙的发育对其储集性能的重要性.研究结果还表明.控制该区二叠系碎屑岩储集层发育的主要地质因素是沉积主水道(高能河道或分流河道)的分布型式、酸性水介质溶蚀相的发育程度及构造条件.     

中扬子地区龙马溪组页岩有机质孔隙发育特征及控制因素——以湖南省永顺地区永页3井为例

以焦石坝气田为代表的上扬子地区龙马溪组页岩气勘探和开发已经取得了巨大成功,但是中扬子地区龙马溪组中的页岩气勘探潜力尚不明确。文章通过对湖南省永顺地区永页3井页岩有机质孔隙发育特征和主控因素进行分析,以此为中扬子地区龙马溪组页岩储集性能评价提供参考。永页3井龙马溪组页岩发育典型海相有机质,TOC分布在0.65%～3.81%(平均为1.87%),具有高-过成熟阶段、孔隙度低(平均孔隙度为2.06%)的特征。通过氩离子抛光+扫描电镜技术对样品有机质孔隙进行了系统的观察,结合能谱测试结果和JMicroVision软件图像处理对有机质孔隙特征参数进行了统计与分析,提出了一种基于SEM图像的有机质孔隙连通性表征方法。结果表明,该井龙马溪组页岩中有机质主要为孔隙相对发育的迁移有机质和孔隙发育较差的原生有机质;有机质孔隙的发育存在非均质性,在成因上主要受控于有机质显微组分、有机碳含量以及粘土矿物含量等因素,较高热演化程度下适当的有机碳含量是有机质孔隙发育的关键因素。     

下扬子地区二叠系页岩有机质孔隙发育特征及其影响因素

利用高分辨率成像技术实现不同类型页岩孔隙结构的定性描述和定量表征是页岩储层评价研究的重要课题之一。为此,选取下扬子地区二叠系大隆组和孤峰组2套页岩作为研究对象,首先采用氩离子抛光—扫描电镜技术对其有机质孔隙结构进行了系统的观察,再结合三维重构数据和Image J软件对有机质孔隙结构参数进行了统计与分析,最后探讨了影响有机质孔隙发育的主要因素。结果表明:(1)该区页岩有机质孔隙可划分为有机质粒内孔、有机质边缘收缩缝、有机质内部微裂隙3种类型,不同的有机质其孔径、孔隙数量、面孔率、有机质孔隙度等孔隙结构参数存在着较大的差异;(2)不同的有机质孔隙类型是随着有机质热演化作用推进阶段的不同而形成的,伴随着有机质生烃演化过程的进行,有机质粒内孔持续发育,并逐渐形成有机质边缘收缩缝,高演化条件下在有机质局部(特别是镜质体组分)还会产生有机质内部微裂隙;(3)该区页岩有机质孔隙发育非均质性的内因主要受控于有机碳含量、有机质热演化程度、有机质显微组分以及黏土矿物含量等因素,而外因则主要受控于异常压力。     

下扬子地区中上二叠统页岩有机孔发育特征

下扬子地区中上二叠统发育一套海陆过渡相页岩,其显微组成与海相页岩存在明显的差异,为了研究该套页岩有机孔的发育特征及影响因素,开展了有机岩石学、扫描电镜、氩离子抛光扫描电镜、气测孔隙度和压汞等相关分析。研究表明,中上二叠统页岩中有机孔整体发育较好,但不同有机质组分中孔隙的发育存在明显的差别,具体表现为镜质体内孔隙发育差,固体沥青内发育少量孤立的孔隙,腐泥质内具有丰富的孔隙。黄铁矿或黏土矿物常与有机质形成有机/矿物复合体,复合体内有机孔普遍发育较好,可能与黄铁矿或黏土矿物促进有机质生烃和分解有关。中上二叠统页岩TOC含量与比表面积之间存在明显的线性正相关性,但与孔隙度之间具有复杂的关系,当w（TOC）<6.16%时,孔隙度随TOC含量的增加而增加,而当w（TOC）>6.16%时,孔隙度普遍较低且与TOC含量之间存在微弱的负相关性。孔径分布特征也揭示高TOC页岩的中—大孔体积明显低于低TOC页岩。页岩孔隙结构发育特征表明,TOC含量越高、固体沥青组分以及贫氢组分的含量越高,这些组分占据的矿物孔隙越多,降低了页岩总的孔隙空间,且TOC含量越高,页岩越易被压实,造成中大孔塌陷,进一步降低了页岩的孔隙度。     

下扬子西部地区中二叠统孤峰组气源岩发育特征及控制因素

近年来下扬子区的非常规天然气资源越来越得到重视。通过对下扬子西部地区中二叠统孤峰组主要野外剖面和钻孔样品的分析,研究了该区孤峰组气源岩发育特征及控制因素。该区孤峰组页岩厚度中心在芜湖一带,最大厚度大于150 m,页岩总有机碳（TOC）含量较高,主要介于1.0%~4.0%,平均约为3.41%,且不同体系域中的TOC含量存在明显差异;干酪根类型主要为Ⅱ₂型和Ⅲ型;孤峰组页岩整体处于热成熟晚期,位于生烃干气窗范围内。孤峰组富有机质层段的形成与火山作用及其与之紧密伴生的热水流体活动相关。火山作用及热水流体活动将地球深部物质带到表层,使得水体富营养元素,引起生物勃发,形成高生产力,进而为好烃源岩的形成提供良好的物质基础。     

上扬子地区下寒武统页岩气资源潜力

上扬子地区下寒武统普遍发育黑色泥页岩,这套黑色泥页岩是早寒武世早期全球性海平面上升时,在上扬子地区形成区域性深水滞留缺氧的陆棚到斜坡环境沉积的,其岩性为黑色碳质页岩、黑色硅质页岩、石煤及深灰色粉砂质页岩。泥页岩有机碳含量高,最高达到12%,在剖面上有机碳含量由下向上逐渐减小,高有机质含量泥页岩主要分布在剖面下部。在空间上富含有机质的厚层泥页岩分布在川西南—黔北、渝东—湘鄂西和川东北,为泥页岩勘探最有潜力的地区。     

黔东南岑巩地区下寒武统黑色页岩孔隙结构特征

利用矿物组分、有机地球化学、氮气吸附、物性及扫描电镜等资料,对黔东南岑巩地区下寒武统牛蹄塘组和变马冲组页岩孔隙结构特征进行了系统研究。牛蹄塘组与变马冲组贫有机质页岩以平板和狭缝形黏土粒间孔为主,平均孔径普遍大于5 nm;牛蹄塘组富有机质页岩以狭缝形和少量墨水瓶状孔为主,平均孔径普遍小于3~4 nm,比表面积为贫有机质页岩的2~3倍。页岩总孔容与比表面积、黏土含量与平均孔径均为正相关关系,而前二者与后二者均为负相关关系。有利保存条件下页岩具有相对"高孔低渗"特征,峰值孔径较大,有机质孔发育程度较高,孔渗相关性强。不利保存条件下页岩储层致密,孔隙度与峰值孔径较低,裂缝过度发育造成相对"低孔高渗"特征。有机碳含量对孔隙结构具有重要控制作用,与孔容、比表面及孔隙度总体正相关,与平均孔径负相关;过高有机碳含量层段页岩塑性增强,孔径较低,压实作用和不利保存条件等因素使部分狭窄孔喉发生萎缩、坍塌与闭合,导致孔隙度、孔容、比表面和脆性与有机碳含量出现负相关关系。     

四川盆地二叠系龙潭组页岩孔隙发育特征及主控因素

为明确四川盆地二叠系龙潭组（吴家坪组）沉积期不同沉积相带页岩孔隙结构特征及发育主控因素,以綦江地区DYS1井岩心及利川地区沙溪剖面露头样品为研究对象,综合运用氩离子抛光扫描电镜、低温液氮—压汞联合测试、氮气吸附及聚焦离子束三维扫描（3D?FIB?SEM）等试验分析,对页岩孔隙发育程度和形态结构进行定量表征。研究表明：①处于潮坪潟湖相的DYS1井龙潭组页岩气层主要发育煤及与之相邻的暗色泥页岩,孔隙类型主要发育平行板状、夹板状微裂缝和黏土矿物孔,见有机质结构孔,但相对不太发育,孔径多小于50 nm,分布为多峰型,孔隙连通性中等。②处于深水陆棚相的利川沙溪剖面吴家坪组以暗色页岩为主,孔隙类型则以墨水瓶状沥青质有机孔为主,孔径多小于50 nm,分布为单峰型,孔隙连通性相对较好。③明确了有机质类型、TOC含量、矿物成分是影响龙潭组、吴家坪组孔隙发育的主控因素,其中深水陆棚相发育Ⅱ₁型干酪根类型的页岩,TOC、硅质矿物含量与孔体积存在较好的正相关性,有机质孔更发育,潮坪—潟湖相发育Ⅲ型干酪根类型的煤和页岩,黏土矿物含量和TOC呈正向关耦合关系,与孔体积呈较好正相关性,其中黏土矿物影响更大,有机质孔相对占比小。     

下扬子地区下志留统风暴沉积特征及风暴作用对泥页岩品质的影响

近年来在下扬子地区页岩气地质调查井所获取的地层岩心资料,揭示该地区下志留统风暴沉积较为发育。基于精细的岩心观察描述,详细分析了下扬子地区下志留统高家边组下段中上部风暴沉积的特征,并阐明了风暴作用对泥页岩的影响。研究表明：研究区风暴岩岩性偏细,以粉砂岩为主,石英含量较高,结构成熟度较低,具2种不同的粒度概率曲线;主要发育底部冲刷面、块状层理、平行层理、丘状交错层理、波纹交错层理、准同生变形构造等沉积构造;垂向上主要识别出4种风暴沉积序列,均具有从底到顶粒度变细的沉积特征,不同的沉积序列与风暴流能量的强弱有关。下扬子地区早志留世频繁的风暴活动与研究区的古地理背景和古气候条件具有内在联系。特大型风暴对浅海陆棚深水区的细粒泥质沉积物特征产生重要影响,包括降低有机质含量、减少单层厚度、破坏垂向连续性、改变原始沉积构造和侧向稳定性等,总体上降低了泥页岩的品质。因此,研究认为在页岩气的勘探和评价过程中应重视风暴因素对陆棚深水区原始泥质沉积物的影响。